DE102011015411A1 - Device for deflecting laser radiation and laser device with such a device - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Ablenkung von Laserstrahlung (8), umfassend einen Wellenleiter (1) mit einer Eintrittsfläche (6) und einer Austrittsfläche (7), die in Z-Richtung einen Abstand (L) zueinander aufweisen, wobei der Wellenleiter (1) in X-Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als in Y-Richtung, sowie mindestens zwei Elektroden (4, 5), die an dem Wellenleiter (1) angeordnet sind, wobei an die mindestens zwei Elektroden (4, 5) eine Ablenkspannung (+V, –V) angelegt werden kann, so dass die Laserstrahlung in dem Wellenleiter (1) elektrooptisch hinsichtlich der X-Richtung abgelenkt wird, wobei der Abstand (L) zwischen der Eintrittsfläche (6) und der Austrittsfläche (7) des Wellenleiters (1) in der Z-Richtung eine derartige Größe aufweist, dass das Profil der Laserstrahlung nach dem Austritt aus der Austrittsfläche (7) dem Profil der Laserstrahlung vor dem Eintritt in die Eintrittsfläche (6) entspricht. Insbesondere entspricht dabei der Abstand (L) der Talbotlänge der Laserstrahlung.Device for deflecting laser radiation (8), comprising a waveguide (1) having an entrance surface (6) and an exit surface (7) spaced apart in the Z direction (L), the waveguide (1) being in X direction. Direction has a greater extent than in the Y direction, and at least two electrodes (4, 5) which are arranged on the waveguide (1), wherein the at least two electrodes (4, 5) has a deflection voltage (+ V, -V ) can be applied so that the laser radiation in the waveguide (1) is deflected electro-optically with respect to the X direction, wherein the distance (L) between the entrance surface (6) and the exit surface (7) of the waveguide (1) in the Z Direction has such a size that the profile of the laser radiation after exiting the exit surface (7) corresponds to the profile of the laser radiation before entering the entrance surface (6). In particular, the distance (L) corresponds to the Talbot length of the laser radiation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ablenkung von Laserstrahlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Laservorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The present invention relates to a device for deflecting laser radiation according to the preamble of claim 1 and to a laser device according to the preamble of
Definitionen: In Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung meint mittlere Ausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, insbesondere wenn diese keine ebene Welle ist oder zumindest teilweise divergent ist. Mit Laserstrahl, Lichtstrahl, Teilstrahl oder Strahl ist, wenn nicht ausdrücklich anderes angegeben ist, kein idealisierter Strahl der geometrischen Optik gemeint, sondern ein realer Lichtstrahl, wie beispielsweise ein Laserstrahl, der keinen infinitesimal kleinen, sondern einen ausgedehnten Strahlquerschnitt aufweist.Definitions: In the propagation direction of the laser radiation means mean propagation direction of the laser radiation, especially if this is not a plane wave or at least partially divergent. By laser beam, light beam, sub-beam or beam is, unless expressly stated otherwise, not an idealized beam of geometric optics meant, but a real light beam, such as a laser beam, which has no infinitesimal small, but an extended beam cross-section.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
Der Nachteil einer derartigen Wellenleitergeometrie aus dem Stand der Technik ist die Verzerrung des querlaufenden Profils des Laserstrahlbündels bei seiner Ausbreitung durch den Wellenleiter. Da das Profil des Laserstrahlbündels im Ausgang die Superposition der Moden des Wellenleiters darstellt und sich die Phasenverhältnisse zwischen verschiedenen Moden während der Ausbreitung durch den Wellenleiter ändern, unterscheidet sich das Profil des Laserstrahlbündels nach dem Austritt aus dem Wellenleiter von dem Profil des Laserstrahlbündels vor dem Eintritt in den Wellenleiter. Dies ist in
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die eine Änderung des Profils der Laserstrahlung verhindern oder zumindest reduzieren kann. Weiterhin soll eine Laservorrichtung mit einer derartigen Vorrichtung angegeben werden.The problem underlying the present invention is the provision of a device of the type mentioned, which can prevent or at least reduce a change in the profile of the laser radiation. Furthermore, a laser device should be specified with such a device.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Laservorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.This is inventively achieved by a device of the type mentioned above with the characterizing features of claim 1 and a laser device with the characterizing features of
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche des mindestens einen Wellenleiters in der ersten Richtung eine derartige Größe aufweist, dass das Profil der Laserstrahlung nach dem Austritt aus der Austrittsfläche dem Profil der Laserstrahlung vor dem Eintritt in die Eintrittsfläche entspricht. Durch die Erhaltung des Profils der Laserstrahlen ergibt sich beispielsweise die Möglichkeit, zwei zueinander senkrechte Wellenleiter hintereinander anzuordnen, um die Laserstrahlung nacheinander in zwei zueinander senkrechten Richtungen abzulenken. Mögliche Anwendungen sind beispielsweise die Horizontal- und die Vertikalablenkung in einem Laserfernsehen. Weiterhin kann aufgrund der Profilerhaltung die Form der Elektroden vergleichsweise frei gewählt werden.According to claim 1 it is provided that the distance between the entrance surface and the exit surface of the at least one waveguide in the first direction has a size such that the profile of the laser radiation after exiting the exit surface corresponds to the profile of the laser radiation prior to entry into the entrance surface , By preserving the profile of the laser beams, for example, it is possible to arrange two mutually perpendicular waveguides one behind the other in order to deflect the laser radiation successively in two mutually perpendicular directions. Possible applications are, for example, the horizontal and the vertical deflection in a laser television. Furthermore, due to the profile preservation, the shape of the electrodes can be chosen comparatively freely.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche des mindestens einen Wellenleiters in der ersten Richtung der Talbotlänge oder einem ganzzahligen Vielfachen der Talbotlänge für Licht mit der Wellenlänge der abzulenkenden Laserstrahlung entspricht. Dadurch wird durch äußere geometrische Vorgaben die Profilerhaltung der Laserstrahlung erreicht.It can be provided in particular that the distance between the entrance surface and the exit surface of the at least one waveguide in the first direction corresponds to the Talbot length or an integral multiple of the Talbot length for light with the wavelength of the laser radiation to be deflected. As a result, the profile preservation of the laser radiation is achieved by external geometric specifications.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche des mindestens einen Wellenleiters in der ersten Richtung der Hälfte der Talbotlänge oder einem ungradzahligen Vielfachen der Hälfte der Talbotlänge für Licht mit der Wellenlänge der abzulenkenden Laserstrahlung entspricht.Alternatively, it can also be provided that the distance between the entry surface and the exit surface of the at least one waveguide in the first direction corresponds to half the Talbot length or an odd number of times half the Talbot length for light having the wavelength of the laser radiation to be deflected.
Vorzugsweise gilt für die Talbotlänge LT:
D die Ausdehnung des mindestens einen Wellenleiters in der dritten Richtung und
λ0 die Vakuum-Wellenlänge der abzulenkenden Laserstrahlung ist.Preferably, for the Talbot length L T :
D is the extent of the at least one waveguide in the third direction and
λ 0 is the vacuum wavelength of the laser radiation to be deflected.
Gemäß Anspruch 10 ist die Laservorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Ablenkung von Laserstrahlung eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist.According to
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigenFurther features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show in it
Zur Verdeutlichung ist in einigen der Figuren ein kartesisches Koordinatensystem eingezeichnet. Weiterhin sind in den Figuren gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.For clarity, a Cartesian coordinate system is shown in some of the figures. Furthermore, identical or functionally identical parts are provided with the same reference numerals in the figures.
Die aus
Das Substrat ist quaderförmig und weist in einer ersten Richtung Z eine Ausdehnung L, in einer zweiten Richtung X eine Ausdehnung B und in einer dritten Richtung Y eine Ausdehnung D auf. Dabei ist die Ausdehnung B in der zweiten Richtung X deutlich größer, beispielsweise 5 bis 10 mal so groß wie die Ausdehnung D in der dritten Richtung Y.The substrate is parallelepiped-shaped and has an extension L in a first direction Z, an extension B in a second direction X and an extension D in a third direction Y. In this case, the extent B in the second direction X is significantly greater, for example 5 to 10 times as large as the extent D in the third direction Y.
Auf der in
Auf der in
Die erste Elektrode
Die Geometrie der Elektroden
Auf seiner in
Diese Ausdehnung L beziehungsweise dieser Abstand der Eintrittsfläche
Alternativ dazu kann die Ausdehnung L beziehungsweise der Abstand der Eintrittsfläche
Durch die genannte Wahl der Ausdehnung L beziehungsweise des Abstandes der Eintrittsfläche
Dies ist in
Dagegen zeigt
Aufgrund der profilerhaltenden Wirkung der Abstimmung der Ausdehnung L mit der Talbotlänge LT können zwei erfindungsgemäß gestaltete Wellenleiter
Von dem ersten Wellenleiter
Von dem zweiten Wellenleiter
Nach Hindurchtritt durch die beiden Wellenleiter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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